Carregant piles

pere r

Enguany amb motiu de la celebració de la setmana de la ciència ha vingut a l'institut en Pere Renom, biòleg i divulgador de ciència que molts potser coneixeu del programa Quequicom de TV3. Hem pogut conversar amb ell per saber com emmagatzem energia. 

Per C.Vecino, 3r ESO, O.Arnau, G.Cerdan, M.Igon, 1r ESO

Zafra News: La xerrada que faràs no tracta només de piles, oi?
Pere Renom: No, a mi m’agrada molt fer les coses de la manera més transversal possible. Transversal vol dir que no m’ho miro des d’una sola perspectiva sinó que miro d’enfocar-ho des de diverses perspectives. Parlar de piles és parlar d’estalvi energètic, també podem parlar de com podem emmagatzemar energia els éssers humans, els animals o les plantes.

ZN: A quins tipus d’energia et referiràs durant la teva xerrada?
PR: Una cosa molt interessant és comprovar que els animals i els vegetals necessiten energia per viure, però l’energia d’on la treuen? De l’aliment, però ni els animals ni els vegetals estan tot el dia menjant. Per exemple, quan una zebra està pasturant hi ha un moment que aixeca el cap, potser corre, a vegades potser fa un gran desplaçament per buscar menjar a una altra zona on hi hagi herba més fresca i està dos o tres dies pràcticament sense menjar. Com funciona sense haver d’estar tot el dia menjant? Doncs emmagatzemant energia.

Una planta, per exemple, fa la fotosíntesi. Sabeu que aprofita l’energia solar, però de nit no hi ha energia solar, en canvi, la planta segueix vivint. A l’hivern, a algunes latituds altes com al pol nord i al pol sud, hi ha èpoques en que hi ha foscor moltes hores al dia i les plantes no tenen prou llum per fer la fotosíntesi, com sobreviuen? Emmagatzemant energia. Per tant, aquesta estratègia d’emmagatzemar la necessitem tant els animals, com les plantes.

ZN: Quines formes d’emmagatzematge d’energia comentaràs?
PR: Els animals tenim dos tipus de molècules per emmagatzemar energia que són els glúcids, els hidrats de carboni, els sucres i el greix. I les plantes tenen dos tipus també que són el midó que és el hi ha dins dels grans de blat, per exemple, i els olis.

ZN: Quina creus que serà la forma d’emmagatzemar energia elèctrica en el futur?
PR: L’energia elèctrica és difícil d’emmagatzemar, actualment només hi ha una forma de fer-ho que és amb les condensadors. Però en canvi tenim altres maneras d’emmagatzemar energia, per exemple, energia electroquímica, en les piles o bateries. Una bateria no emmagatzema energia elèctrica directament sinó electroquímica i la pila funciona igual. Després hi ha maneres d’emmagatzemar energia només química, com per exemple, la benzina. Si teniu un pot de benzina, encara que no ho sembli, allà dins hi ha energia. Si la cremeu, si l’enceneu, si la poseu dins d’un motor, aquell motor funcionaria.

Però la manera més eficient d’emmagatzemar energia, nosaltres parlem d’una cosa que es diu densitat energètica, què vol dir? Vol dir que en un espai molt reduït hi pugui haver molta energia. Quanta més energia hi pugui haver, millor ens va. Si nosaltres per fer funcionar un cotxe necessitem un dipòsit que és com aquesta habitació, o com abans les antigues locomotores de tren que anaven amb carbó, i havien de portar tot un vagó ple de carbó per fer funcionar la màquina. Avui dia la benzina ocupa molt menys i, en canvi, dóna més energia que el carbó. Doncs la millor forma d’emmagatzemar energia en el futur segurament serà la fusió i la fissió nuclear. Són unes formes d’energia que hi ha en els àtoms i està tan compactada que amb això quan sapiguem fer-ho bé podrem tenir molta energia i segurament les naus espacials que enviarem fora de la galàxia aniran amb aquest tipus d’energia.pere r2

ZN: Quan estàs molt de temps sense utilitzar les piles, peten i surt com una espuma de color blanc. Ens podries explicar què és i per què surt?
PR: La composició exacte de l’espuma aquesta no la sé però el que passa és que la pila té diferents components químics a dins, aquests components estan separats. Quan nosaltres ens conectem a un circuit elèctric, es posen en contacte i llavors comencen a generar l’electricitat que nosaltres coneixem. Les piles caduquen, mica en mica la separació s’acaba alterant, els components es posen en contacte i la pila es degrada, s’oxida amb l’oxigen de l’aire o amb les pròpies reaccions que es produeixen dins de la pila i a la llarga s’acaben fent malbé, s’acaben rebentant i s’escapen els líquids que hi ha dins que són els que feien la reacció. Una pila té un temps determinat de vida, tan si la gastes com si no. Després hi ha les piles recarregables, que poden aguantar molts cicles de càrrega i descàrrega, però al final també s’acaben espatllant. Tot té una durada.

ZN: Com emmagatzema energia un cos humà?
PR: Hi ha dues formes diferents d’emmagatzemar energia al cos humà. Una és a través del sucre, l’estructura bàsica d’una molècula de sucre és un hexàgon, es van sumant hexàgons i, al final, tenim com una mena de branca que es va ramificant formada per hexàgons. Aquesta molècula es diu glicogen i té molta energia química. Aquestes molècules les emmagatzemem als músculs i al fetge. Quan, per exemple, fem un esforç físic gran, com córrer una marató, et trobes que a partir del km trenta o trenta-dos tens una baixada molt important d’energia i per molt que hagis menjat i t’hagis entrenat et baixa l’energia. Per què? Perquè has consumit tot el sucre que tenies emmagatzemat als músculs i al fetge. Llavors el cos engega una altra màquina per cremar l’energia que tenim al greix.

La segona forma d’emmagatzemar energia que té el cos són els greixos. I encara que avui en dia tots creixem pensant que el greix és horrorós, que ens hem d’aprimar, que el que és bonic és estar prim, el greix és un invent evolutiu fantàstic. És una molècula que ocupa molt poc volum per l’energia que té. Si nosaltres haguéssim d’acumular tota l’energia del cos en forma de glicogen seríem com pilotes perquè el glicogen necessita molta aigua, estaríem inflats. En canvi, el greix és una manera deshidratada, sense aigua, d’emmagatzemar energia, és una manera òptima d’acumular energia a la panxa, a les cuixes i, a més a més, és aïllant termicament, per tant, té un doble vessant, acumulem energia amb el greix i el greix ens aïlla del fred.

En resum hi ha dues formes d’emmagatzemar energia, una és a través dels hidrats de carboni, la molècula en concret es diu glicogen, i els greixos.

ZN: Llavors quan fas exercici, primer sempre consumeixes el glicogen i quan ja no en tens, comences a consumir greix?
PR: Correcte.

ZN: Això d’aprimar-se fent exercici doncs, deu ser utòpic, no?
PR: Es pot aconseguir però el que passa és que els dipòsits d’energia als músculs i al fetge són molt làbils. Si menjo un plat de pasta al cap d’una hora ja tinc aquest sucre de la pasta als músculs però també si em poso a córrer deu minuts pràcticament ja he consumit el sucre dels músculs, el del fetge costa més. Per cremar el greix hem de fer esforços llargs, amb un esforç de deu minuts només cremem glicogen i perdem aigua amb la suor.

ZN: I el cos ho fa automàticament de passar a gastar greixos?
PR: Sí, el que passa és que aquest canvi de metabolisme costa uns minuts i en aquest moment, fins que no comença l’altre, et notes dèbil i després ja s’arrenca l’altra forma i ja et recuperes.

ZN: O sigui que tu ho notes?
PR: Notes que tens més energia.

ZN: Quan vas fer la teva travessa al Pirineu, dels aliments que portaves quins eren els que et donaven més energia?
PR: El que normalment porto són barretes energètiques que són barretes que ja estan calculades per ocupar el mínim volum i tinguin molta energia, tenen molts hidrats de carboni però també tenen proteïnes i molècules més grans que costin d’alliberar-se perquè si jo em prenc sucre de seguida notaré l’energia però tan aviat la tinc, com la perdo. El que està estudiat d’aquestes barretes és que tens sucres d’absorció ràpida i altres molècules d’absorció lenta, que l’estómac tarda estona en degradar-les i passar-les al cos, per tant, es van alliberant lentament i vas tenint energia més estona. Hi ha altres productes naturals que també serveixen pel mateix propòsit, per exemple, el xocolata té molt de sucre, els fruits secs són d’alliberament lent però també funcionen molt bé, les panses, els dàtils... contenen energia molt condensada. En canvi, hi ha elements que no són recomanables de portar perquè pesen molt i no tenen tanta energia, per exemple, la fruita, una taronja és fantàstica quan tens set, però pesa una barbaritat. A la muntanya és millor portar aliments compactats i deshidratats.

ZN: Quants quilòmetres vareu fer caminant?
PR: Jo em vaig afegir durant dos dies a un noi que estava fent tota la travessa del Pirineu, des del país basc al cap de Creus, al Mediterrani. Va estar 28 o 30 dies, és un noi que està molt fort. Vam fer dues etapes, 37 km el primer dia i uns 42 el segon, una barbaritat, perquè hi ha molt de desnivell.

ZN: En aquesta excursió quantes calories cremàveu al dia de promig?
PR: No ho sé exactament. El que sé és el que s’ha calculat quan una persona fa un esforç físic important, cal calcular-ho en relació al pes de la persona, una noia gasta menys energia que un noi per la seva estructura muscular. El meu cas amb 74 kilos de pes i esforç físic alt, gastaria unes 3500 calories al dia.

ZN: És a dir, que per fer uns 40 km això és aproximadament el que gastaries.
PR: Sí. És bastant perquè normalment, en una dieta normal ingerim unes 2800 calories.

ZN: Hi ha alguna fòrmula per saber-ho?
PR: Hi ha maneres de saber les kilocalories del que menges. Has de menjar molta pasta, arròs que també té molts hidrats de carboni, de tant en tant, també una mica de carn perquè quan fas un esforç físic d’impacte, per exemple, el múscul també es trenca, hi ha petites fibres musculars que es fan malbé i les has de reconstituir, la manera de fer-ho és menjant proteïna, és a dir, menjant carn. O sigui necessites els sucres per l’energia i una mica de proteïna per a recuperar la musculatura.

torre

ZN: Voldries afegir alguna cosa que no t’haguem preguntat?
PR: M’heu preguntat sobre les manerares d’emmagatzemar energia en els animals i en els vegetals. A la segona part de la xerrada que faré explico la manera que tenim els humans de forma tecnològica d’emmagatzemar energia, hem parlat de les piles però hi ha altres maneres. En el cas de les energies renovables, si produïm energia a partir del sol, per exemple amb plaques solars, ens passa com a les plantes, de dia tenim sol però de nit no i de nit és quan més fem servir l’electricitat, per tant, necessitem acumular-la. O si fem energia eòlica, és a dir a partir del vent, quan hi ha vent fantàstic però quan no en fa... hem d’emmagatzemar l’energia.

Els humans ens hem inventat algunes estratègies molt bones. Una és que quan sobra energia elèctrica, per exemple, d’una central nuclear. Sabeu que aquestes centrals funcionen sempre, ininterrompudament, dia i nit els 365 dies de l’any. Hi ha èpoques de l’any i hores del dia que sobra l’energia de la que produeixen perquè no la consumim, no tenim tots els aparells d’aire acondicionat encesos o els llums encesos. Llavors aquesta energia elèctrica s’envia per la xarxa i es porta fins unes centrals hidroelèctriques, són centrals que funcionen amb aigua i que són reversibles. Imagineu-vos que prop del sostre tenim una bassa plena d’aigua (energia potencial) i a nivell de terra tenim un generador, una mena de molí. Quan baixa l’aigua mou aquest generador (energia cinètica) i fabriquem electricitat que s’envia a la xarxa. Ll’aigua no la llences sinó que s’acumula en una bassa a nivell de terra. Quan sobra energia elèctrica d’altres centrals, una bomba que tenim a la bassa inferior on ara hi ha acumulada l’aigua i que funciona amb electricitat, la fem funcionar a l’inrevés i fa pujar l’aigua a la bassa superior altra vegada. D’aquesta manera emmagatzemem aigua però en realitat és energia perquè quan la fem caure tornarem a moure la bobina i tornarem a fer electricitat.

Aquesta forma d’emmagatzemament d’energia es fa, per exemple, a la Torre de Cabdella, al sud del parc nacional d’Aigües Tortes, val la pena anar-ho a visitar, es pot veure per dintre. L’aigua la tens allà de manera natural, és un llac d’alta muntanya que està alt, quanta més alçada o diferència entre el lloc on és l’aigua i el lloc on fabriques l’electricitat, més energia potencial, més energia pots produir. O sigui tu fabriques l’electricitat localment amb l’aigua que cau i l’electricitat que sobra d’altres llocs l’aprofites per tornar a pujar l’aigua.

Novembre 2017

 Institut Juan Manuel Zafra

Rogent 51 - 08026 Barcelona - Tel.: 934 350126 - 934 351 512 - Fax: 934 502 029 - email: iesm-jmzafra@xtec.cat
logo_consorci LOGO.ESCOLES.S.HORITZONTAL.1.COLOR